三自然界的系统演化.ppt

1可逆与不可逆
如果系统从某一状态变到另一状态后，能够再回复到原来的状态，并且同时使系统的环境也回复到原状，这样的过程就是可逆过程。
2自然界的演化过程是可逆还是不可逆的？存在物理学与演化物理学演化物理学：时间不再是描述系统运动的外在参量，而是和系统的演化相联系的，从而是有物理内容的时间。
热力学中的傅立叶方程我们越是深入地分析时间的自然性质,我们就越加懂得时间的延续性意味着发明,就意味着新形式的创造,就意味着一切新鲜事物连续不断地产生.
——普里高津但对于具体的过程来说，不可逆过程也往往包含着某些可逆的因素
功热转化在能量品位上是不可逆的，但转化能力却有可逆性；化学反应在总体上是不可逆的，但生成物依然可以复原为反应物；生长发育和衰老是不可逆过程，但机体的协调性和组织性却经历着由低到高和由高到低的过程也许是基于这种考虑，普里戈津强调，无论可逆或不可逆都不是唯一普适的过程，在一个多元化的世界中，可逆性与不可逆性是并存于现实之中的。因此，对我们来说，重要的不是找出简单纯粹的可逆性与不可逆性，而是要探讨现实事物中究竟包含哪些可逆与不可逆的因素，它们对物质世界的演化发展起着怎样的作用。（二）自然界演化的方向性：进化或退化
1概念
进化一般是指物质客体演化中由无序到有序、由低序到高序的趋势和过程或复杂性和多样性的增长。
退化—般是指物质客体演化中由有序到无序、由高序到低序的趋势和过程。

序是对系统内部各要素之间的联系及演化过程性质的描述，它表征着系统的组织程度。
度量参量：熵、信息量、序参量
热力学对演化过程的揭示：
卡诺原理：温度均衡过程必导致做功可能性的丧失
热力学第二定律：
汤姆逊：不能从单一热源取热全部转化为功而不产生其它影响。
克劳修斯：热不可能从低温物体流向高温物体而不产生其它影响
可以证明，只要有热量从高温物体流向低温物体，系统的熵就会增加。熵的变化就成为可逆过程与不可逆过程差异的一种判据。
用熵表述为：
一个孤立系统的熵总趋于增大（熵增定律）
用熵表述为：
一个孤立系统的熵总趋于增大（熵增定律）
熵：本义是表征系统的状态
宏观意义表征系统能量分布的均匀程度
（能量平均状态是熵值达到最大的状态）
微观意义表征系统内部粒子的无序程度
考察热力学
能量从有效到无效状态的转化
从较高集中程度向较低集中程度的转化
从有序状态向无序状态的转变熵理论运用于整个宇宙，提出以熵理论为基础的宇宙理论。
赫尔姆霍兹提出宇宙热寂说：宇宙不断变冷（或热），所有有用的能量最后都转化为热，宇宙最终要处于温度均匀的状态，所有的自然过程都将停止。
宇宙的热寂相当于永恒的宁静。一旦宇宙达到热寂，宇宙将呈现一幅惨淡的景象
能量在那里还是有的，但它已经丧失了它全部的转化能力，它已经不能迫使宇宙工作，·······我们将停留在死寂的但可能是温暖的宇宙中。————琼斯
在一个非常真实的意义上，我们都是这个在劫难逃的星球上的失事船只中的旅客。---------------维纳
生物进化论的演化方向：
从简单到复杂
对热力学第二定律与生物进化论的矛盾的解决

齐拉德证明妖是一个有智力的存在物，妖的能力的获得涉及信息的交换、传递和熵的变化提出负熵的概念
薛定谔：一个开放系统，能够不断的从外界获得并积累能量，即能产生负熵。有机体如此
dS=deS+diS式中，deS称熵流，可为正，也可为负，也可为零，diS是内部的熵产生，这部分绝对不会为负，即diS≥0。
孤立系统des﹦0，ds﹦dis＞0，熵增
封闭系统des0，ds＞0，熵增
开放系统des＜0，且︳des︳﹥dis，则ds＜0熵减
在自然界中进化和退化这两种演化方向都存在它们都具有一定的普遍性，但都不是唯一普适的现象。3进化和退化的统一性
进化与退化相互包含
以进化为主的过程往往内在地包含着退化。同样，以退化为主的过程也常常内在地包含着进化。
进化与退化同存共生
进化与退化常常是同时存在和同步发生的。它们往往是一个过程的两个方面。

•进化与退化的相互交替
进化与退化往往是交替进行相互转化的。进化过程在一定条件下会转入退化。退化过程在一定条件下也可以转入进化。

（三）自然演化的自组织机制
非平衡自组织理论关于系统走向有序即系统形成有序结构的根据和条件的论述，对于理解一般进化的条件是极有意义的
耗散结构理论形成的条件
(1)系统处于远离平衡的状态。
(2)系统必须是一个开放系统，即系统内外环境之间要有物质、能量、信息的交换与流通，并且必须使系统从外部输入的负熵流绝对值大于系统内部的熵产生，从而使系统的熵逐步减小
（3）形成有序结构的各要素之间存在着非线性的相互作用。这种相互作用使各要素间产生
l相干效应与协调动作，从而可以使系统从杂乱无章变为井然有序。
l分支效应使系统产生多个可能的分支
在一个确定参量下，线